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2017年度中国海洋与湖沼十大科技进展揭晓 海大2项成果荣登榜单
作者:廖巍 张栋华 来源:华禹教育网2018年1月16日 发布时间:2018年01月16日 点击数:
   

  2018年1月12日,2017年度中国海洋与湖沼十大科技进展评选结果揭晓,中国海洋大学 2项成果荣登榜单,分别是包振民院士主持完成的成果“扇贝‘化石’基因组发现及重要发育进化机制解析”和田纪伟教授主持完成的成果“‘南海潜标观测网’成功实现南海深海盆全覆盖”,这是中国海洋大学连续4年有研究成果入选中国海洋与湖沼十大科技进展,充分彰显了学校在海洋与湖沼研究领域的重要地位和学术影响力。

  中国海洋与湖沼十大科技进展评选活动自2013年起每年评选一次,至今已经连续举办5届。该活动由中国海洋湖沼学会主办,经全国海洋与湖沼领域相关单位、专家学者推荐,由中国海洋湖沼学会理事投票选出。

  作者:廖巍 张栋华

  附:2017年度中国海洋与湖沼十大科技进展评选结果

  一、板块汇聚边界地震带与其下方慢地震带分离

  地震及其引发的海啸会给人类社会带来惨重的灾难,做好大地震的危险性分析和减灾设防工作,需要了解控制它们生成的各类地球动力学条件。作为地震学发展的里程碑,慢地震被认为是自板块构造理论以来地球动力学最重要的发现之一,然而对慢地震发生的地质条件、特别是与大地震的关系尚不清楚。中国科学院海洋研究所高翔研究员和加拿大地质调查局王克林研究员从断层流变学特征出发,提出了热岩石学控制的分段式断层流变学新模型,成功的解释了与慢地震相关的众多未解难题,如:为何空间位置上分布在地幔楔角附近;为何在热俯冲环境里多发但在冷俯冲环境里缺失以及为何在某些非俯冲环境中出现。更重要的是他们发现慢地震是受地幔楔角附近特殊地质条件控制的,它与其上方大地震在空间上和流变特征上都是分离的,这为今后如何正确利用慢地震研究大地震指明了方向。

  该研究成果于2017年发表在《Nature》杂志上。

  二、热带太平洋西边界流研究取得重要进展

  “热带太平洋西边界流研究集体”自上世纪80年代起即前瞻性地开展深海大洋研究,在太平洋西边界流的三维结构和变异机制方面进行了深入研究,取得了一系列突破性原创成果。研究团队历时30多年,发现了棉兰老潜流、吕宋潜流和北赤道潜流,构建了热带太平洋西边界流三维结构框架,揭示了西边界潜流的来源,阐明了西边界潜流在南北半球水交换中的重要作用。近年来突破性地布放回收深海潜标并实现实时化数据传输,对西边界流开展了直接观测,揭示了潜流系统的新特征和物理机制。上述成果是国际海洋与气候领域的重要贡献,极大促进了人类对海洋环境动力过程的认识和理解,产生了广泛的国际影响。该研究发起的NPOCE国际合作计划,推进了西太海洋环流与气候研究,也标志着我国物理海洋学在该研究领域的引领地位。

  中国科学院海洋研究所“热带太平洋西边界流研究集体”获2017年度中国科学院杰出科技成就奖。

  三、扇贝“化石”基因组发现及重要发育进化机制解析

  在国际上首次完成了扇贝基因组精细图谱绘制,并在贝类进化研究领域取得重要进展。在探究原始动物祖先染色体核型进化、躯体结构多样性产生、眼睛起源和调控机制等方面取得多项新发现和新认识,为理解动物早期起源和演化机制提供了关键线索。深入解析了控制扇贝肌肉、足丝分泌、贝毒代谢等组学调控基础,为理解贝类适应性性状的进化起源提供了新的认知。鉴于研究发现的重要性及影响力,《NatureEcology&Evolution》期刊主编将其选为封面文章(coverstory)予以重点推介,并同期刊发了国际著名进化生物学家KennethM.Halanych教授的专题评述文章《Genomeevolution:Shellfishgenes》,高度评价了该研究工作所取得的系列原创性发现及其重要意义。近期日本学者TakeshiTakeuchi博士在其最新发表的《MolluscanGenomics:ImplicationsforBiologyandAquaculture》的综述中,认为扇贝基因组解析工作是软体动物基因组学研究领域迄今最重要的工作之一。

  相关研究成果于2017年先后发表在《NatureEcology&Evolution》和《NatureCommunications》杂志上。

  四、深海探测与研究体系建设

  以“科学”号海洋科学综合考察船为核心的世界先进的深远海综合探测与研究平台建成并投入实际应用,开创了考察船船舶与探测体系高度契合的一体化的设计理念,引领我国新一代科学考察船发展;创建了国际一流的深海综合探测技术体系,使我国一举跨入深远海综合探测国际领先行列,引领西太平洋深远海科学研究的跨越发展,奠定了我国在深远海探测与研究领域的国际地位。

  该研究成果获得2016年度海洋工程科学技术奖特等奖。

  五、“海翼”水下滑翔机取得重大技术突破和应用成果

  中国科学院沈阳自动化研究所俞建成研究团队攻克长续航力智能移动观测相关核心技术,研发成功了“海翼”系列水下滑翔机,最大工作深度可达7000米,满足99%全球大洋的移动观测需求。2017年3月,“海翼7000”水下滑翔机在马里亚纳海沟成功下潜到6329米,刷新了此前由美国科学家保持的6003米的水下滑翔机最大下潜深度世界记录;2017年8月,12台“海翼”系列水下滑翔机在南海完成了海洋中尺度涡旋最大规模集群组网观测,使我国科学家首次获得了海洋中尺度涡旋精细三维时空结构;2017年10月,“海翼1000”水下滑翔机在南海完成无故障连续工作91天,航行距离1884公里,创造了我国自主研制水下滑翔机海上连续工作时间最长、航行距离最远的新纪录。“海翼”水下滑翔机研制成功,使我国拥有了世界最深的自主滑翔观测能力,同时也成为世界上第二个具有跨季度、长航程、智能移动观测能力的国家,触发海洋探测装备的重大变革,开启我国智能海洋观测新时代。

  相关成果获得发明专利3项;获得2017年度中国好设计银奖。

  六、深海微生物来源的新颖抗感染抗生素的发现及其生物合成

  抗生素依然是治疗人类感染性疾病的主要手段。但是随着细菌耐药性的增加、新病原菌的出现及结核病的死灰复燃,我们对结构新颖、机制独特的抗生素的需求日益迫切。鞠建华研究员团队长期致力于海洋微生物活性次级代谢产物的发现及其生物合成研究,他们从两株深海放线菌(SCSIO00652和SCSIOZH16)中分别分离到对G+菌和厌氧性G-菌具显著抑制活性的核苷类抗生素A201A和具有抗结核活性的怡莱霉素。研究人员综合利用天然产物化学、分子生物学和生物化学等手段阐明了A201A和怡莱霉素的生物合成过程,首次发现并阐明了一个负责吡喃半乳糖和呋喃半乳糖互变的变位酶MtdL,分别得到了一个对甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌(MRSA)和对结核分枝杆菌M.TuberculosisH37Rv有强抑制活性的新结构衍生物des-N,N-dimethyl-A201A和怡莱霉素E,并实现了新结构衍生物在基因工程菌株中的高效生产。研究工作为我国新型海洋药物的进一步开发提供了自主知识产权的化学实体。

  该研究成果于2017年分别发表在《ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica》和《NatureCommunications》杂志上,公开专利3项。

  七、海洋酸化对束毛藻的影响及其机理

  全球面积一半以上海洋的初级生产力受氮营养盐缺乏的限制,而束毛藻是寡营养海区中氮的重要来源,可贡献高达50%的海洋总固氮量。因此,束毛藻对海洋酸化的响应将显著影响海洋初级生产力。近十年来,国际上大量的研究显示,酸化显著促进束毛藻固氮。该项研究结合室内培养和南海现场实验,发现先前报道的酸化促进效应很可能是因人工海水培养基受污染所导致的假象。以天然海水为培养基的实验表明,海水pH下降降低固氮酶效率、干扰胞内pH稳态、影响细胞产能,且该负效应大于海水CO2升高的正效应,故酸化的净效应为抑制束毛藻固氮。该研究成果揭示了海洋酸化对束毛藻的影响及其机理,提升了对全球变化下海洋碳、氮生物地球化学循环过程及其效应的认识。

  该研究成果于2017年发表在《Science》杂志上。

  八、“南海潜标观测网”成功实现南海深海盆全覆盖

  南海是“21世纪海上丝绸之路”的重要海域,是我国建设海洋强国的核心战略海区。中国海洋大学在南海构建了国际上规模最大的区域潜标观测网—“南海潜标观测网”,完成了南海深海盆潜标观测的全覆盖,形成了南海多尺度动力环境系统长期连续观测能力。2017年,在南海布放回收自主研发的各类深海潜标87套次,目前在位同步观测的潜标达39套,实现了南海深海盆的全覆盖。截至2017年,中国海洋大学已在南海累计布放潜标304套次,回收成功率达到100%,实现了南海大尺度环流、中尺度涡、小尺度内波、微尺度混合等多尺度动力过程的系统长期连续观测,支撑了若干南海多尺度动力过程重要科学发现,深化了南海海洋科学认知水平,为南海环境安全保障、资源开发利用、生态环境保护、气候变化应对提供了重要的平台和数据支撑。

  该研究成果2017年获国际发明专利授权2项,发表国际SCI论文5篇。

  九、全球历史海洋热含量变化估计

  全球变暖的本质是地球系统能量增加,其中93%的热量储存在了海洋中,因此海洋热含量变化是气候变化的一个核心“指针”。本研究提出最优的海洋数据偏差订正方案,被国际上推荐为最佳订正方案。同时,充分利用了海洋丰富的时空相关性,提出了一个新的空间插值方案以估计观测不足海区的热含量变化。依据这些技术进展,提出了一个新的全球历史海洋上层2000米热含量变化估计。新的海洋变暖估计比政府间气候变化专门委员会第五次评估报告中的估计快约13%,反映了更快的全球变暖速率。该研究从能量角度表明气候变暖并没有减缓,相反,海洋和地球系统在加速吸收热量,特别是深海变暖在加速。此外,更准确的海洋热含量估计解决了困扰气候变化科学界的“消失的能量”之谜(即大气层顶能量收支与海洋热含量变化不匹配的现象)。

  该研究成果于2017年发表在《ScienceAdvances》杂志上,被美国第四次国家气候评估-气候科学评估报告直接使用,被英国皇家学会选为IPCC-AR5之后的主要进展之一。

  十、我国在国际上首次突破成像雷达高度计海洋应用关键技术

  我国科学家基于天宫二号成像高度计观测数据,在国际上首次突破了小入射角干涉合成孔径雷达海面高度、海浪、海面风速反演等创新性关键技术。海面高度反演方面:从小入射角干涉合成孔径测高原理出发,构建了基线长度、基线倾角、干涉相位、时间等引起的测高误差修正算法模型,实现了在30km刈幅宽度范围内海面高度测量误差从几十米降低到约20cm;海浪反演方面:基于小入射角干涉合成孔径雷达的测量原理,构建了仅包含倾斜调制的海浪谱反演模型,基于该模型计算的有效波高精度优于0.5m,波向精度优于15°。海面风速反演方面:构建了小入射角干涉合成孔径雷达海面风速反演地球物理模式函数,在真实孔径和合成孔径两种模式下对该模式函数进行验证,海面风速精度优于2m/s。

  该项目突破的关键技术和建立的算法模型成功验证了成像雷达高度计的在轨可行性及其远优于传统雷达高度计的测量能力,直接促进了国防科工局提前启动了十四五海洋动力环境卫星预研项目。

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编辑:卢思婳    责任编辑:卢思婳
 
 
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